智能电车运行参数的监测与分析技术研究

发布时间：2020-08-08 04:59

【摘要】：近年来各个国家所面临最严重的社会问题是能源枯竭和环境问题,全世界各大企业正在探索的方向是寻找新型能源。随着科学技术的发展以及新兴行业(如快递分拣,智能交通,室外送货)的需求,清洁无污染的智能电车得到了高速发展。目前智能电动汽车也正应用于人们的生活当中,国内外各大车企都高度重视新能源汽车的发展,其应用最广泛的是将AGV应用于工厂内货物搬运、快递分拣和自动化码头等。智能电车类的比赛非常多,除了高校举办的freescale比赛外,近些年国际各大比赛车队纷纷加入电动车F1方程式的比赛。本课题致力于为智能电车在开发、调试、运行和后期维护过程中提供一种技术手段,帮助技术人员分析智能电车的电压、电流、速度、加速度及状态参数等数据之间的相关性,从而减少开发周期、提高系统稳定性以及为维护修理提供帮助,同时本系统也引入了电池剩余电量估算,起到保护电池的作用。因此本次设计的智能电车监测与分析系统要实现智能电车相关数据的采集、显示、分析和保存等功能。本系统分为前端人机交互系统和上位机监测分析系统两部分,其中前端人机交互系统采用STM32F407ZG作为核心微控制器,运用ST-emWin设计前端触控人机交互界面,由FreeRTOS操作系统实现前端的数据采集、数据显示、数据保存和触摸控制等任务的调度。上位机监测分析系统采用C#软件进行设计,实现与前端系统的数据通信,将接收的数据进行保存、处理和实时波形显示等,为了能够更进一步的分析研究智能电车的运行情况,故而引入了小波分析对智能电车的运行数据进行滤波处理,重构出数据的波形特征。通过智能电车的运行参数测量实验表明,本课题设计的智能电车运行参数监测与分析系统运行比较稳定,能够实现预期制定的电池信息和电车信息的数据采集、分析处理、波形显示和储存等功能,使用小波分析重构后的数据波形能够清晰的反应智能电车控制信号的波形变化特征。
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72;TP311.52
【图文】：

图 1 国内 AGV 的应用国外一些发达国家在 AGV 方向比我国起步更早，市场应用也趋于成熟。据统计早在上世纪七十年代，欧洲装备的 AGV 系统就有 520 个，AGV 小车装配数量为 4800 台，发展到八十年代中期已经达到了一万台。美国公司在八十年代与欧洲公司以合资的形式将 AGV 的许可证转移到美国，美国公司在欧洲的基础上发展的更为先进了，从而在八十年代美国通用汽车成为了最大的 AGV 用户。日本在 AGV 方面的研究开始于六十年代，经过二十年的发展日本在 AGV 的制造公司达到了二十多家，并且累计安装 AGV系统二千多套共五千多台。目前为止，全世界 AGV 系统在 16000 套以上，应用总量超过 10 万台。1.3.2 无人驾驶汽车在无人驾驶汽车方面许多国家都投入人力、物力和财力进行研究，各国的发展水平不尽相同，对无人驾驶汽车进行研究的国家有中国、美国、英国、法国、德国和日本等。

距离为 286 公里的无人驾驶试验，创造我国在复杂路段进行无人驾驶的记录。这也标志着我国无人驾驶在进行控制与决策方面有了重大突破，已达到世界的先进水平[8]。除了国防科技大学研制的红旗 HQ3，百度公司的无人驾驶汽车也实现了亮相，并且已经成功进行了在城市、环路和高价上的测试实验。在国外无人驾驶汽车方面研究较为突出的是美国谷歌公司，他们研究的无人驾驶汽车不仅进行过上路实验，在 2012 年就开始计划与真正的赛车进行比赛实验，虽然这几年美国的无人驾驶汽车取得了很大的突破，但是谷歌公司表示无人驾驶汽车距离上路还有一段很长路要走。德国的无人驾驶汽车是由 ibeo 公司应用较为先进的传感器将一辆吉普车改装而成的，它的核心部件包括激光测距、摄像头、定位系统和计算机，目前可以实现基本的控制功能。英国的无人驾驶汽车类似于太空舱一样，时速可以达到 40 千米/每小时，它于 2010 年以出租车的形式投放在机场用于运输旅客。法国和日本也都在无人驾驶汽车上有着突破的进展。各国所研制的无人驾驶汽车如图 2 所示。

图 3 智能电车监测系统总体设计框图从图 3 可以看出智能电车监测系统可以分成四个部分：第一部分是智能电车前端集系统，这部分主要负责对智能电车的运行过程中的实时参数进行数据采集；第是微控制器系统，主要负责对采集的智能电车运行参数进行数据处理、数据存储人机交互界面进行实时状态显示；第三部分通信系统，根据不同应用场所和设计择有线或者远程无线通信，实现上位机和下位机的数据传输；第四部分为上位机用计算机强大的处理能力和海量的数据存储空间对前端采集的智能电车状态进分析、数据处理、数据显示和数据存储等，并通过人机交互界面将智能电车的实进行直观的显示。监测系统的硬件结构设计智能电车监测系统根据功能结构可划分为：前端数据采集硬件系统、微处理器、统和电源供电模块等，这几部分组成智能电车监测硬件系统，相互协同工作实现

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本文编号：2785084